毕业论文课题相关文献综述

文献综述

1研究背景：

随着环境污染和能源危机日益加重, 各种高效能源材料和节能技术的开发与应用,已成为科研工作者关注的焦点. 热电材料是一种能将电能和热能进行直接相互转换的功能材料, 可用于废热及其它包括太阳能及地热等各种热源的温差发电, 也可用于精密电子设备和民用产品等方面的静态制冷, 对促进节能减排、保护环境具有重要意义, 已成为能源材料领域的热点之一.

热电材料的能源变换技术, 主要基于两大热电效应, 即1823年发现的塞贝克效应和1834年发现的帕尔帖效应. 塞贝克效应是指, 由两种不同导体连接成回路的两个接点在存在一温度差ΔT时, 该两接点间会产生与ΔT成正比的电势差ΔV, 两者的比例系数S = ΔV/ΔT被称为塞贝克系数, 这一由温差导致电势差的转换现象被称为塞贝克效应. 珀尔帖效应是指, 在由两种不同导体与直流电源连成的回路中通电, 会在两个接点间产生放热或吸热现象, 单位放出的热量ΔQ与电流I成正比, 比例系数π = ΔQ/ I成为珀尔帖系数, 这种电势差导致温差的现象被称为珀尔帖效应. 这两个效应分别为热电能量转换和热电制冷的应用提供了理论基础. ^[1]

热电材料按照电荷载流子不同, 可分为n型和p型两大类. 实际使用中, 一般将若干对n-p热电素子(或热电电极)以串联形式连接(以产生较大电压), 然后与输出导线及绝缘导热片等一起封装成热电模块.

热电变换具有其它发电或制冷技术无可比拟的优点, 如无震动无噪音、零排放、结构紧凑灵活、免维护、寿命长.

热电材料有着广泛而又重要的应用. (1) 在温差发电方面: 随着的发现如随着医用物理学研究进展, 对空间探索兴趣的增加以及对地球日益增加的资源考察与探索活动, 需要开发一类能够自身供能且无需照看的电源系统, 而热电发电对这些应用尤其合适. 比如, 对于遥远的太空探测器来说, 放射性同位素供热的热电发电器作为唯一的供电系统, 已被成功的应用于美国宇航局发射的旅行者一号和伽利略火星探测器等宇航器上以及我国的玉兔月球探测车上; 同样, 热电发电也可利用地热和太阳能热、以及工业废热, 成为绿色能源, 促进节能降耗减排, 具有重大的综合社会经济效益; (2) 在静态制冷方面: 利用帕尔帖效应制成的热电制冷机可实现精确控温, 响应速度快, 器件使用寿命长, 还可为超导材料的使用提供低温环境, 具有传统机械压缩制冷机无法比拟的优势; 另外利用热电材料制备的微型元件用于制备微区冷却和红外线传感器等的调温系统, 大大拓展了热电材料的应用领域. ^[2]

综合以上可知, 热电材料是一种有着广泛应用前景的材料, 在当前能源和环境双重压力下, 进行高性能热电材料的研究和开发尤其具有重要和迫切的现实意义.

2. 热电材料的性能及影响因素：

热电材料的性能一般通过无量纲热电优值ZT来描述